EP2184439A2 - Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle Download PDF

Info

Publication number
EP2184439A2
EP2184439A2 EP09174865A EP09174865A EP2184439A2 EP 2184439 A2 EP2184439 A2 EP 2184439A2 EP 09174865 A EP09174865 A EP 09174865A EP 09174865 A EP09174865 A EP 09174865A EP 2184439 A2 EP2184439 A2 EP 2184439A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding core
fiber material
core
shaft
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09174865A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2184439A3 (de
Inventor
Karl Schreiber
Raimund Grothaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
EAST 4D Carbon Technology GmbH
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP2184439A2 publication Critical patent/EP2184439A2/de
Publication of EP2184439A3 publication Critical patent/EP2184439A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/462—Moulding structures having an axis of symmetry or at least one channel, e.g. tubular structures, frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/68—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts by incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or layers, e.g. foam blocks
    • B29C70/86—Incorporated in coherent impregnated reinforcing layers, e.g. by winding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/282—Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/053—Shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F16C3/026—Shafts made of fibre reinforced resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/60—Shafts
    • F05D2240/61—Hollow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/614—Fibres or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/23—Gas turbine engines

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an engine shaft, in particular the low-pressure turbine shaft or the radial shaft for a gas turbine engine.
  • the low-pressure turbine shaft concentrically arranged in the hollow intermediate turbine shaft or in the high-pressure turbine shaft for coupling to the fan and the low-pressure turbine at its ends has coupling elements for load introduction and load discharge, has the smallest diameter, the largest, compared to the two other shafts Length and the lowest speed and must also take the highest load. It therefore represents a highly loaded, critical component within the engine, which must not fail under any circumstances, but on the other hand should have the smallest possible outer diameter to use rotor disks with a small inner diameter and be able to provide light and powerful engines.
  • the commonly made of steel or a nickel base material, forged and hollow drilled low-pressure turbine shaft is expensive to manufacture and has a high weight.
  • the radial shaft connecting an inner and an outer gear, but which is driven at both shaft ends, but always in the same direction, so that different torques act on the radial shaft.
  • the radial shaft also has to be as slim as possible.
  • the invention has for its object to provide a method for producing an engine shaft with the greatest possible length and small diameter and weight, which can still transmit high torques.
  • the essence of the invention consists in the production of low-pressure turbine shaft or the radial shaft for gas turbine engines from a fiber composite material formed as a pipe and connected to this metallic output pin for load dissipation or drive pin for load introduction by trained as a closed, pressure-resistant tube winding core and a to this applied to the end side conically tapered adapter of the output pin or drive pin a fiber material and a high temperature resistant resin and pressed the fiber material by widening of the hub by means of a liquid introduced into this medium and the resin is cured in this state at elevated temperature. After the curing of the resin and the pressure relief of the winding core and the associated reduction in diameter, the winding core can be removed.
  • the proposed Engine shafts can be provided with small diameter and long length, which can transmit very high torques due to the high and uniform on the circumference, controllable via the internal pressure in the winding core fiber consolidation at low weight.
  • the fiber material is wound up in a dry state and the synthetic resin is infiltrated into the fiber material after its sheathing with a tubular outer tool under vacuum.
  • the fiber material is wound up in a wet winding process together with the synthetic resin.
  • the fiber material can also be dispensed with the tubular outer tool, the fiber material is still highly compressed.
  • the material and the wall thickness of the winding core and the pressure applied to the liquid pressure medium in the interior of the winding core pressure are coordinated so that the outer diameter of the winding core is widened to a certain extent and the fiber material is compressed to a certain extent.
  • the low-pressure turbine shaft comprises a hollow body 1 consisting of fiber composite material, that is, hollow fibers embedded in a high-temperature-resistant plastic matrix, the outer diameter of which in the present embodiment variant should not exceed 100 mm.
  • a steel existing output pin 2 for load dissipation involved in such a way that an integrally formed on the output pin 2 adapter 3 with - here stepped - decreasing diameter with the fiber material (here carbon fibers) wound and at This is anchored.
  • the other end of the low-pressure turbine shaft connected to the low-pressure turbine of an engine can either be connected in the same way to a drive journal or have a flange (not shown) formed from the fiber composite material for load introduction.
  • the production of the low-pressure turbine shaft described above is carried out in such a way that the front end of the adapter 3 (or the two adapters of the output and the drive pin) is brought into operative connection with a connectable to a compressed air source closed, tubular winding core 4 and then the fibers -
  • carbon fibers - in a specific, different fiber positions in different orientation on the one hand ensures the transmission of high torsional forces and on the other hand ensures high stiffness and natural frequency of the low-pressure turbine shaft, on the winding core 4 and the adapter 3 of the output pin 2 (and possibly the - not shown - drive pin) are wound.
  • a tubular outer tool 5 the two interconnected by bolts 6 here Half shells 7 consists, laid.
  • a high-temperature-resistant synthetic resin is infiltrated into the fiber material via an opening (not shown) in the outer tool 5 (not shown) at elevated pressure (six bar), specifically at a negative pressure generated in it.
  • the fibers are tuned to each other by an internal pressure p i generated in the winding core 4 consisting of a high-strength tempered steel by introducing a liquid pressure medium.
  • the internal pressure and the material and the wall thickness of the winding core are matched to one another such that the fiber material intervenes the outer surface of the winding core 4 and the inner surface of the outer tool 5 is compressed to the required extent.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

Zur Herstellung einer aus einem Faserverbundmaterial bestehenden rohrförmigen Niederdruckturbinenwelle mit an den Enden befestigtem metallischen Abtriebs-/Antriebszapfen (2) wird das Fasermaterial auf einen als geschlossenes Rohr aus hochfestem Material bestehenden Wickelkern (4) und einen an den Abtriebs-/Antriebszapfen angeformten konisch verjüngten Adapter (3) gewickelt. Durch Aufweiten des Wickelkerns mit einem flüssigen Druckmedium wird das in ein Kunstharz eingebettete Fasermaterial in Abhängigkeit von der Ausbildung des Wickelkörpers und dem Flüssigkeitsdruck verdichtet. Nach dem Aushärten des Kunstharzes bei erhöhter Temperatur wird der Wickelkern druckentlastet und mit wieder reduziertem Durchmesser entfernt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle, insbesondere der Niederdruckturbinenwelle oder der Radialwelle für ein Gasturbinentriebwerk.
  • Die konzentrisch in der hohl ausgebildeten Zwischendruckturbinenwelle oder bei einem Zweiwellen-Triebwerk in der Hochdruckturbinenwelle angeordnete Niederdruckturbinenwelle, die zur Verbindung mit dem Fan und der Niederdruckturbine an ihren Enden Kopplungselemente zur Lasteinleitung und Lastableitung aufweist, hat gegenüber den beiden anderen Wellen den geringsten Durchmesser, die größte Länge und die geringste Drehzahl und muss zudem die höchste Belastung aufnehmen. Sie stellt daher innerhalb des Triebwerks ein hoch belastetes, kritisches Bauteil dar, das keinesfalls versagen darf, aber andererseits einen möglichst geringen Außendurchmesser haben soll, um Rotorscheiben mit geringem Innendurchmesser einsetzen und leichte und leistungsfähige Triebwerke bereitstellen zu können. Die üblicherweise aus Stahl oder einem Nickelbasiswerkstoff bestehende, geschmiedete und hohl gebohrte Niederdruckturbinenwelle ist kostenaufwendig in der Herstellung und weist ein hohes Gewicht auf. Um bei möglichst kleinem Wellendurchmesser dennoch größere Drehmomente übertragen sowie größere Wellenlängen und höhere Drehzahlen erreichen zu können und eine hohe Steifigkeit zu erzielen, besteht nur die Möglichkeit einer Wandstärkenvergrößerung nach innen. Damit ist jedoch eine sich an die Eigenfrequenz des Triebwerks annähernde Senkung der Eigenfrequenz der Niederdruckwelle verbunden, so dass sowohl das Gewicht als auch die Gefahr einer Beschädigung der Niederdruckturbinenwelle erhöht wird.
  • Ähnliche Anforderungen werden auch an die ein inneres und ein äußeres Getriebe verbindende Radialwelle gestellt, die jedoch an beiden Wellenenden, aber immer in der gleichen Richtung angetrieben wird, so dass unterschiedliche Drehmomente auf die Radialwelle wirken. Wie die Niederdruckwelle muss auch die Radialwelle möglichst schlank ausgebildet sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle mit möglichst großer Länge sowie geringem Durchmesser und Gewicht anzugeben, die dennoch hohe Drehmomente übertragen kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patenanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der Kern der Erfindung besteht in der Fertigung der Niederdruckturbinenwelle oder der Radialwelle für Gasturbinentriebwerke aus einem als Rohr geformten Faserverbundmaterial und einem mit diesem verbundenen metallischen Abtriebszapfen zur Lastableitung bzw. Antriebszapfen zur Lasteinleitung, indem auf einen als geschlossenes, druckfestes Rohr ausgebildeten Wickelkern sowie einen an diesen stirnseitig anschließenden konisch verjüngten Adapter des Abtriebszapfens bzw. Antriebszapfens ein Fasermaterial und ein hochtemperaturbeständiges Kunstharz aufgebracht und das Fasermaterial durch Aufweiten des Wickelkerns mittels eines in diesen eingebrachten flüssigen Druckmediums zusammengepresst und das Kunstharz in diesem Zustand bei erhöhter Temperatur ausgehärtet wird. Nach der Aushärtung des Harzes und der Druckentlastung des Wickelkerns sowie der damit verbundenen Durchmesserverringerung kann der Wickelkern entfernt werden. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können Triebwerkswellen mit geringem Durchmesser und großer Länge zur Verfügung gestellt werden, die aufgrund der hohen und am Umfang gleichmäßigen, über den Innendruck im Wickelkern steuerbaren Faserverfestigung bei geringem Gewicht sehr hohe Drehmomente übertragen können.
  • In Ausgestaltung der Erfindung wird das Fasermaterial in trockenem Zustand aufgewickelt und das Kunstharz in das Fasermaterial nach dessen Ummantelung mit einem rohrförmigen Außenwerkzeug unter Vakuum infiltriert.
  • Gemäß einem noch anderen Merkmal der Erfindung wird das Fasermaterial in einem Nasswickelprozess zusammen mit dem Kunstharz aufgewickelt. In diesem Fall kann auf das rohrförmige Außenwerkzeug auch verzichtet werden, wobei das Fasermaterial dennoch stark verdichtet wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden das Material und die Wandstärke des Wickelkerns sowie der mit dem flüssigen Druckmedium im Innern des Wickelkerns aufgebrachte Druck so aufeinander abgestimmt, dass der Außendurchmesser des Wickelkerns auf ein bestimmtes Maß geweitet und das Fasermaterial in einem bestimmten Umfang zusammengepresst wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der
    • Fig. 1
    eine Schnittansicht des lastableitenden Endes einer aus Faserverbundmaterial bestehenden Niederdruckturbinenwelle während des Fertigungsprozesses; und
    Fig. 2
    eine Schnittansicht längs der Linie AA in Fig. 1zeigt, näher erläutert.
  • Die Niederdruckturbinenwelle umfasst einen aus Faserverbundmaterial, das heißt in eine hochtemperaturbeständige Kunststoffmatrix eingebetteten Kohlenstofffasern bestehenden Hohlkörper 1, dessen Außendurchmesser in der vorliegenden Ausführungsvariante 100 mm nicht überschreiten soll. In das zum Fan weisende Ende der Niederdruckturbinenwelle ist ein aus Stahl bestehender Abtriebszapfen 2 zur Lastableitung eingebunden, und zwar derart, dass ein an den Abtriebszapfen 2 angeformter Adapter 3 mit sich - hier stufenförmig - verringerndem Durchmesser mit dem Fasermaterial (hier Kohlenstofffasern) bewickelt und an diesem verankert ist. Das an die Niederdruckturbine eines Triebwerks angeschlossene andere Ende der Niederdruckturbinenwelle kann entweder auf gleiche Art mit einem Antriebszapfen verbunden sein oder einen aus dem Faserverbundmaterial ausgeformten Flansch (nicht dargestellt) zur Lasteinleitung aufweisen.
  • Die Herstellung der oben beschriebenen Niederdruckturbinenwelle erfolgt in der Weise, dass das stirnseitige Ende des Adapters 3 (bzw. der beiden Adapter des Abtriebs- und des Antriebszapfens) mit einem an eine Druckluftquelle anschließbaren geschlossenen, rohrförmigen Wickelkern 4 in Wirkverbindung gebracht wird und anschließend die Fasern -hier Kohlenstofffasern - in einer bestimmten, in einzelnen Faserlagen unterschiedlichen Ausrichtung, die einerseits die Übertragung hoher Torsionskräfte gewährleistet und andererseits für eine hohe Steifigkeit und Eigenfrequenz der Niederdruckturbinenwelle sorgt, auf den Wickelkern 4 und auf den Adapter 3 des Abtriebszapfens 2 (und gegebenenfalls des - nicht dargestellten - Antriebszapfens) gewickelt werden. Danach wird um das aufgewickelte Fasermaterial ein rohrförmiges Außenwerkzeug 5, das hier aus zwei durch Bolzen 6 miteinander verbundenen Halbschalen 7 besteht, gelegt. Anschließend wird über in dem Außenwerkzeug 5 vorhandene Öffnungen (nicht dargestellt) mit erhöhtem Druck (sechs bar) ein bei hohen Temperaturen beständiges Kunstharz in das Fasermaterial, und zwar bei einem in diesem erzeugten Unterdruck, infiltriert. In dem nachfolgenden Schritt werden die Fasern durch einen in dem aus einem hochfesten Vergütungsstahl bestehenden Wickelkern 4 durch Einbringen eines flüssigen Druckmediums erzeugten Innendruck pi und eine damit verbundene Der Innendruck sowie das Material und die Wandstärke des Wickelkern sind so aufeinander abgestimmt, dass das Fasermaterial zwischen der Außenfläche des Wickelkerns 4 und der Innenfläche des Außenwerkzeugs 5 in dem erforderlichen Umfang verdichtet wird. Nach dem Aushärten des in die Fasermaterialwicklung vakuumbegleitet infiltrierten Harzes bei erhöhter Temperatur, bei der sich das flüssige Druckmedium jedoch nicht weiter ausdehnt und der Wickelkern nicht noch stärker geweitet wird, und dem nachfolgenden Absenken des Innendrucks pi werden das Außenwerkzeug 5 und der Wickelkern 4 entfernt.
  • Unter Verzicht auf das Außenwerkzeug ist es auch denkbar, die Fasern in einem Nasswickelprozess auf den noch nicht aufgeweiteten Wickelkern 4 aufzuwickeln. Danach wird der Wickelkern 4 - wie oben beschrieben- mit einem flüssigen Druckmedium geweitet und dabei das Fasermaterial verdichtet. Nach dem Aushärten des in dieser Ausführungsvariante bereits mit dem Wickelprozess eingebrachten hochtemperaturbeständigen Harzes wird der Wickelkern 4 entlastet und anschließend entfernt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    rohrförmiger Hohlkörper, Faserverbundmaterial
    2
    Abtriebszapfen
    3
    Adapter
    4
    rohrförmiger, geschlossener Wickelkern
    5
    rohrförmiges Außenwerkzeug
    6
    Bolzen
    7
    Halbschalen

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle für ein Gasturbinentriebwerk, insbesondere der Niederdruckturbinenwelle oder der Radialwelle, durch gekennzeichnet, dass auf einen als geschlossenes Rohr ausgebildeten, aus einem hochfesten Material bestehenden Wickelkern (4) sowie einen an den Wickelkern (4) stirnseitig anschließenden konisch verjüngten Adapter (3) eines metallischen Abtriebszapfens (2) ein in bestimmten Winkellagen ausgerichtetes Fasermaterial und ein dieses einbettendes hochtemperaturbeständiges Kunstharz aufgebracht werden und der Wickelkern (4) anschließend mit einem flüssigen Druckmedium geweitet und dabei das Fasermaterial verdichtet wird, wobei das Kunstharz anschließend bei erhöhter Temperatur ausgehärtet und der Wickelkern (4) danach druckentlastet und mit einem reduzierten Außendurchmesser wieder entfernt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial in trockenem Zustand aufgewickelt und das Kunstharz in das Fasermaterial nach dessen Ummantelung mit einem rohrförmigen Außenwerkzeug (5) unter Vakuum infiltriert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenwerkzeug (5) aus zwei miteinander verspannbaren Halbschalen (7) besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial in einem Nasswickelprozess gemeinsam mit dem Kunstharz aufgewickelt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkern (4) aus einem hochfesten Vergütungsstahl besteht.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material und die Wandstärke des Wickelkerns sowie der mit dem flüssigen Druckmedium im Innern des Wickelkerns aufgebrachte Druck so aufeinander abgestimmt sind, dass der Außendurchmesser des Wickelkerns auf ein bestimmtes Maß geweitet und das Fasermaterial in einem bestimmten Umfang verfestigt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial auch auf einen metallischen Antriebszapfen gewickelt wird.
EP09174865.7A 2008-11-05 2009-11-03 Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle Withdrawn EP2184439A3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008056017A DE102008056017A1 (de) 2008-11-05 2008-11-05 Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2184439A2 true EP2184439A2 (de) 2010-05-12
EP2184439A3 EP2184439A3 (de) 2015-11-11

Family

ID=41278899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09174865.7A Withdrawn EP2184439A3 (de) 2008-11-05 2009-11-03 Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20100109184A1 (de)
EP (1) EP2184439A3 (de)
DE (1) DE102008056017A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2987780A1 (fr) * 2012-03-12 2013-09-13 Airbus Operations Sas Procede de fabrication d'une pluralite de preformes d'elements de renforcement
DE102012211840A1 (de) 2012-07-06 2014-01-09 Wethje Beteiligungs GmbH Faserverstärkte Antriebswelle und Ösenwickelverfahren zur Herstellung
CN106142594A (zh) * 2015-05-11 2016-11-23 湾流航空航天公司 用于生产增强结构的设备和方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010048926A1 (de) * 2010-10-19 2012-04-19 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Antriebswelle, insbesondere Radialwelle für ein Gasturbinentriebwerk
DE102011009506B4 (de) * 2011-01-26 2014-07-10 Institut Für Verbundwerkstoffe Gmbh Vorrichtung zur Herstellung hohler Formbauteile aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102012211115A1 (de) * 2012-06-28 2014-05-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hybridwelle für Kraftfahrzeuge
DE102013226673A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils
US10843416B2 (en) 2015-05-11 2020-11-24 Gulfstream Aerospace Corporation Composite reinforcement structures and aircraft assemblies comprising composite reinforcement structures

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3130978A (en) * 1961-07-31 1964-04-28 Ingersoll Milling Machine Co Expansible mandrel
DE1905951A1 (de) * 1968-05-29 1970-01-15 Litewate Transp Equipment Corp Verfahren und Vorrichtung zum Formpressen von verstaerkten Kunststoffgegenstaenden
US4272971A (en) * 1979-02-26 1981-06-16 Rockwell International Corporation Reinforced tubular structure
US4238539A (en) * 1979-05-29 1980-12-09 Celanese Corporation Fiber reinforced composite shaft with metallic connector sleeves mounted by a knurl interlock
US4248062A (en) * 1979-10-05 1981-02-03 Shakespeare Company Drive shaft assembly and method for making same
DE2946530A1 (de) * 1979-11-17 1981-05-27 Felten & Guilleaume Carlswerk AG, 5000 Köln Antriebswelle aus faserverstaerktem kunststoff, mit festgewickelten endstuecken
DE8222839U1 (de) * 1982-08-13 1983-05-05 Arendts, Franz Joseph, Prof., 8000 München Anschlußverbindung für treibende oder angetriebene Hohlwellen aus Faserverbundwerkstoff
US5342464A (en) * 1992-04-24 1994-08-30 United Technologies Corporation Bonding of thermoplastic composite structures to metal structures
US6464591B1 (en) * 1998-06-26 2002-10-15 Ntn Corporation Power transmission shaft
CA2481730C (en) * 2002-04-19 2010-03-23 Bell Helicopter Textron Inc. Composite drive shaft with captured end adapters
GB2410280B (en) * 2002-09-20 2007-04-04 Enventure Global Technology Self-lubricating expansion mandrel for expandable tubular
EP1494254B1 (de) * 2003-07-02 2006-04-19 Abb Research Ltd. Kraftübertragungselement, Verfahren zu dessen Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US7334312B2 (en) * 2005-02-23 2008-02-26 U.S. Manufacturing Corporation Method of forming axles with internally thickened wall sections
JP2010522108A (ja) * 2006-08-17 2010-07-01 ベル ヘリコプター テクストロン インコーポレイテッド 回転翼航空機用の複合材−鋼ハイブリッド・マスト

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2987780A1 (fr) * 2012-03-12 2013-09-13 Airbus Operations Sas Procede de fabrication d'une pluralite de preformes d'elements de renforcement
WO2013136001A1 (fr) * 2012-03-12 2013-09-19 Airbus Operations Procédé de fabrication d'une pluralité de préformes d'éléments de renforcement
US9802366B2 (en) 2012-03-12 2017-10-31 Airbus Operations Sas Method for manufacturing a plurality of preforms for reinforcing members
DE102012211840A1 (de) 2012-07-06 2014-01-09 Wethje Beteiligungs GmbH Faserverstärkte Antriebswelle und Ösenwickelverfahren zur Herstellung
WO2014006134A1 (de) 2012-07-06 2014-01-09 Wethje-Beteiligungs-Gmbh Faserverstärkte antriebswelle und ösenwickelverfahren zur herstellung
CN106142594A (zh) * 2015-05-11 2016-11-23 湾流航空航天公司 用于生产增强结构的设备和方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2184439A3 (de) 2015-11-11
US20100109184A1 (en) 2010-05-06
DE102008056017A1 (de) 2010-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2184439A2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Triebwerkswelle
EP2184440B1 (de) Triebwerkswelle einer Gasturbine
EP2184441B1 (de) Triebwerkswelle für ein Gasturbinentriebwerk
EP1975405B1 (de) Verbindung von Bauteilen einer Windenergieanlage, Verwendung sowie Verfahren
DE102007014861C5 (de) Verbindung von Bauteilen einer Windenergieanlage
DE102007051517B4 (de) Hohlwelle aus Faserverbundwerkstoff und darauf zu befestigende Funktionselemente
EP2730743A2 (de) Welle eines Gasturbinentriebwerks
EP3018342B1 (de) Verfahren zum herstellen eines rotorblatts einer windenergieanlage
EP2730395B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Welle eines Gasturbinentriebwerks
DE102011002488A1 (de) Anordnung von Bauteilen einer Windenergieanlage
EP3054179A1 (de) Welle eines gasturbinentriebwerks in faserverbundbauweise
DE102014004157A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Lasteinleitungs-Flanschen an faserverstärkten Hohlprofilen mit thermoplastischer Matrix
EP3929431B1 (de) Bausatz und verfahren zum verbinden zweier rotorblattsegmente eines windenergieanlagenrotorblatts
EP3559417B1 (de) Verfahren zum herstellen eines windenergieanlagen-rotorblattes und windenergieanlagen-rotorblatt
WO2014090735A1 (de) Strukturintegrierte verstärkung in gewickelten bauteilen aus verbundwerkstoffen und verfahren zu deren herstellung
EP2790887A1 (de) Wickelverfahren zum herstellen eines rotationssymmetrischen, rohrartigen hohlkörperformlings, vorrichtung und verfahren zur herstellung einer vorrichtung zum herstellen des selben
DE102016221978A1 (de) Hybridbauteil umfassend ein Faserverbundbauteil
DE112008000697T5 (de) Form zum Herstellen einer Verbundantriebswelle und unter Verwendung der Form hergestellte Verbundantriebswelle
EP1506921A1 (de) Ausfahrzylindereinheit eines U-Bootes und Verfahren zu deren Herstellung
WO1996026887A1 (de) Teleskopausleger, insbesondere für hubarbeitsbühnen, sowie verfahren und mittel zur herstellung zylindrischer rohrförmiger teleskopschüsse
EP3362679B1 (de) Windenergieanlagen-rotorblatt und verfahren zum herstellen eines windenergieanlagen-rotorblattes
DE102006047413A1 (de) Zylinder aus Faserverbundwerkstoff mit metallischen Flanschkomponenten sowie Verfahren zur Herstellung
EP2648887B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines holmkastens für ein rotorblatt, holmkasten
EP3653872A1 (de) Verfahren zum herstellen zweier rotorblattsegmente, rotorblattsegment sowie geteiltes rotorblatt
DE102024110109A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hybridrohren und Hybridrohre

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: EAST-4D CARBON TECHNOLOGY GMBH

Owner name: ROLLS-ROYCE DEUTSCHLAND LTD & CO KG

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: F04D 29/053 20060101ALI20151005BHEP

Ipc: F01D 5/02 20060101AFI20151005BHEP

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20160512